基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法

为保证换流变压器安全与稳定运行、及时发现套管内部由于放电引起的局部过热问题,研究了基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法。考虑换流变压器阀侧套管的材料性能,以设备在实际工作状态下的正常温度变化为条件,根据套管的电流冲击变化形式,描述其温度场分布类型。基于AR技术构建三维虚拟空间,在摄像机三维跟踪过程中,转换现实场景中的被测物体信息,注册套管实时温度网。利用红外测距生成换流变压器阀侧套管温度直方图,以融合特征算法增强温度特征,对局部高温目标点定位,预警故障的具体位置。实验结果表明:本文方法能够在AR技术下对换流变压器阀侧套管进行场景转换,并在局部空间内标记出高温故障点位置,通过红外温度数据完成及时预警,具有应用效果。

近场地震作用下柔性直流换流阀抗震性能分析

柔性直流换流阀具有重心高和柔度大的特点,其地震作用下的抗震性能关系到整个输电工程的安全。以某柔性直流换流站工程的柔性直换流阀作为研究对象,研究近场地震动作用下柔性直流换流阀的抗震性能。首先建立了换流阀有限元模型,模态分析后得到换流阀的自振特性。然后选取8条近场脉冲型地震动和远场地震动记录,并进行地震动作用下换流阀结构整体响应计算,对比分析近场脉冲型地震动和远场地震动作用下换流阀的加速度响应和应力响应。结果显示:与远场地震动相比,近场脉冲型地震动作用下换流阀上部结构的加速度放大效应更加显著,支柱绝缘子根部和框架的等效应力也明显增大,对换流阀结构抗震安全不利。

非洲伊辛巴水电站控制设备故障分析处理

针对非洲伊辛巴水电站转子接地故障和调速器油压装置故障,详细介绍了其原因分析和排查与处理。针对电站转子接地故障,在机组长时间停运或大修后,应对励磁变外壳特别是励磁变柜子散热孔、励磁变的接头、铁芯和浇注绕组之间的双孔等处的渣滓严格清理,经测量励磁变的绝缘应满足国标要求。对调速器油压装置故障,应重点检查和处理组合阀及其内部的阀芯以及槽内的锈斑或卡阻,使组合阀回油腔的油量大小正常。

模块化多电平换流器型高压直流变压器的直流故障特性研究

下一代高压直流电网技术成为未来电网发展的重要方向,高压直流变压器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的技术瓶颈之一。然而有关模块化多电平换流器型高压直流变压器(modular multilevel converter based HVDC transformer,M-HVDCT)拓扑的故障响应特性和故障穿越能力的研究尚未见诸报道。在搭建PSCAD/EMTDC仿真模型的基础上,首先分析了M-HVDCT的直流侧线路双极短路、单极接地短路故障机理,分析了系统的故障输出特性。结果表明,双极短路时的子模块电容放电是造成瞬态电流冲击的主因,而变压器耦合的阀侧馈能则是稳态故障电流的原因;M-HVDCT对双极短路故障具有故障隔离能力,而单极接地短路故障则会因为变压器的耦合作用而传到非故障侧,从而给系统带来负面影响。仿真实验结果验证了理论分析的正确性,研究结果将为直流电网技术的工程化研究提供重要的理论和工程应用基础。

基于级联H桥变流器和dq变换的配电网故障柔性消弧方法

为解决配电网单相接地故障消弧的难题,提出一种基于级联H桥变流器和dq变换的柔性消弧新方法。配电网的三相经级联H桥变流器接地,柔性控制非故障相变流器经连接电感注入电流,补偿接地点的电弧电流,抑制故障相恢复电压,促进电弧快速熄灭、不易重燃。为了实现对稳定性和间歇性电弧接地故障电流的全补偿,结合级联H桥变流器的特性,提出一种基于dq坐标变换的故障谐波及暂态电流分量的检测方法。根据级联H桥变流器注入电流对接地故障电流、故障相恢复电压的作用机理,研究各类电弧接地故障的统一柔性消弧方法,仿真结果表明所提消弧方法的有效性,可以提高配电网接地故障熄弧率,促进柔性交流输电(FACTS)技术在智能配电网接地故障保护中的研究与应用。

互联系统电磁暂态交互作用研究,Ⅳ:直流侧对交流侧的影响

我国电力系统正在形成交直流互联的巨大网络,交直流系统操作及故障、直流换流阀的动作、负荷变化产生的ns、μs、ms级的电磁暂态将在直流系统和交流系统中交互作用,交直流互联系统的电磁暂态交互作用可对交流系统和直流系统构成危害,特别是导致直流系统的换相失败及闭锁等严重事故。鉴于此,在已有的能比较准确反映交直流互联系统的关键元件电磁暂态特征的宽频特性模型的基础上,在PSCAD/EMTDC平台上建立计算模型,基于交流侧冬小、冬大、夏小、夏大4种运行方式,分别对应直流系统的3种运行方式(双极大地回路、单极大地回路、单极金属回线),进行各种故障时的电磁暂态计算,为防止交直流互联系统的电磁暂态交互影响提供电磁兼容设计及测试参数。结果表明,直流系统对交流系统的电磁暂态影响较小,发生各类故障时在交流侧750、330kV线路及母线产生的过电压幅值均在规程中规定的允许范围内。该研究为分析交、直流互联系统的电磁暂态交互作用打下了基础。

换流变压器阀侧单相接地故障保护动作分析

文章系统分析了超高压直流输电系统的换流变压器阀侧发生单相接地故障时的特点,并讨论了相应的换流变压器差动保护和换流器差动保护的动作行为,最后运用EMTDC对CIGRE直流输电标准测试系统的整流侧和逆变侧换流变压器阀侧单相接地故障进行了仿真分析,研究了交直流保护系统的配合及相关的解决措施,完善了超高压直流输电系统的故障分析和保护配置。

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。

柔性直流输电系统中IGBT阀的故障诊断方法

基于两电平VSC-HVDC系统拓扑图,分析了IGBT阀开路故障时交流侧三相电流的变化情况,得到了故障相电流直流分量的变化规律,进而研究了系统传输功率突变对三相交流电流基波分量相位的影响,从而提出一种运算简便且快速的故障阀定位方法。该方法首先根据各相电流基波分量相位差判断系统状态,在排除功率突变的前提下再以直流分量标幺值为诊断变量对故障元件进行定位。最后模拟系统潮流反转后某IGBT阀发生失效开路故障的情况,利用所提出的方法进行故障诊断,结果表明该方法可快速准确的确定故障位置,并能避免因功率突变而引起的误诊问题。

一种防止换流变压器阀侧单相接地时差动保护误闭锁的方案

换流变压器是连接交流系统和直流系统的枢纽,对系统安全运行有着重要影响。由于其直接和换流器相连,阀的单向导通性对换流变压器差动保护的选择性造成了严重影响,可能导致换流变压器在区内故障时二次谐波占比超过15%,使差动保护误闭锁。该文基于故障后阀的通断情况研究了逆变侧换流变压器发生阀侧绕组末端单相接地故障后的等值电路,分析了差动保护误闭锁的原因。依据换流变压器阀侧三相电流和的特征,提出一种防止单相接地故障时差动保护误闭锁的方案。理论分析和仿真结果表明采用该方案的差动保护在阀侧绕组末端单相接地时能可靠动作,在励磁涌流发生时能可靠闭锁。

大型燃气轮发电机定子接地保护方案

介绍了大型燃气轮发电机的特点及其对定子接地保护的影响,提出了完整的燃气轮发电机定子单相接地保护方案,该方案弥补了以往大型燃气轮发电机定子接地保护方案的不足,使之在国内外多台390MW级大型燃气轮发电机组得到了广泛的应用,取得了较好的效果。

换流变压器阀侧绕组故障分析

该文以柔性直流系统的三相两电平电压源换流器伪双极结构为例,分析了换流变压器阀侧绕组故障的特征。根据换流阀具备的8种导通情况,将其工作状态分为环路状态、电网充电状态和充电环路复合状态。在此基础上,依据不同故障发生时刻换流变阀侧的不同工作状态,对阀侧绕组发生不同类型短路的故障特征进行了归类分析,并据故障电流通路所对应的等效电路列写回路电流方程,从而寻找电气量特征。利用PSCAD/EMTDC仿真验证了故障特性,为分析换流变保护动作性能和新原理研究提供了依据。

特高压柔性直流输电阀区接地故障保护策略

特高压柔性直流换流阀的全桥子模块数目足够多时,换流阀具有阻断故障电流的能力。在保护动作以后,只通过闭锁换流阀就能隔离交流连接线区域和上、下桥臂之间区域的接地故障。换流阀隔离刀闸与直流母线之间区域和高、低压换流阀隔离刀闸之间区域的接地故障,只能采取闭锁极的方法。而换流阀与换流阀隔离刀闸之间区域的接地故障,乌东德特高压混合直流工程采用了闭锁极的处理策略,另外提出了这一区域接地故障闭锁换流阀的处理策略。然后针对这两种处理策略分别给出了测量设备和保护配置,并提出了直流谐波差动保护和桥臂电抗器谐波差动保护解决在极中性母线侧的桥臂电抗和换流阀的引线上发生接地故障时差动保护灵敏性不足的问题。

直流输电换流变故障分析及保护改进

直流输电工程中,换流变保护区内阀侧发生单相接地故障时,存在保护灵敏度低、可靠性差的问题。分析了换流变阀侧故障的故障特征,对比换流变与传统交流变压器的运行工况的差异,结合波形分析结果,验证了基于差分滤波、工频基波有效值的差动保护计算方法不适用于换流变保护,提出取消差分滤波并采用全波电流有效值计算差动保护的改进措施,利用实际的特高压直流工程仿真系统进行验证,结果证实改进后的差动保护解决了阀侧单相接地故障灵敏度低、可靠性差的问题。

LCC-FHMMC混合直流输电系统阀侧故障特性及保护策略

送端采用电网换相换流器(LCC)、受端采用半桥与全桥混合型模块化多电平换流器(FHMMC)的LCCFHMMC混合直流输电系统,在受端发生阀侧单相接地故障时,具有与半桥或全桥型MMC不同的故障特性。分别从交流电源贡献、直流电源贡献以及高低端阀组差异3个角度对阀侧单相接地故障下子模块过电压机理进行了分析。随后,针对FHMMC混合直流输电系统直流侧无直流断路器的特点,提出了一种基于选相型单向晶闸管旁路支路的故障隔离策略,以及适用于LCC-FHMMC混合直流输电系统阀侧单相接地故障的保护策略。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真验证了理论分析的正确性以及所提保护策略的有效性。

柔直电网阀侧单相接地故障过电压产生及影响因素研究

在真双极柔性直流输电系统中,虽然换流变压阀侧交流单相接地故障出现的概率较低,但是一旦发生,直流侧会产生严重的过电压。文中研究了柔性直流输电系统模块化多电平换流器(MMC)阀侧发生单相接地故障时的过电压特性及产生机理。首先,分析闭锁前后MMC桥臂子模块电容的充放电回路,对桥臂过电压和健全极线过电压的产生机理进行研究。随后,基于厦门柔性直流输电系统,对阀侧单相接地故障特性分析的准确性进行验证,并仿真分析闭锁延时对过电压的影响。结果表明,桥臂子模块电压的升高是由于直流线路分布电容的放电作用,健全极线过电压是由于闭锁前子模块电容的放电以及闭锁后交流侧电压的充电作用,闭锁时间越短,健全极线和故障相子模块电容过电压幅值越低。

逆变侧换流变压器阀侧接地故障特性分析

结合逆变侧换流变压器阀侧接地故障下的理论分析和仿真试验,分析了目前各直流输电工程中发生逆变侧换流变压器阀侧接地故障、相关保护动作后投入旁通对时可能导致健全极保护动作并停运的问题,并探讨了相关改进措施,对完善直流保护动作策略、提高系统可靠性有一定的参考价值。

对称单极接线柔直系统联结变阀侧单相接地故障分析及保护

近年来柔性直流工程正朝着高压大容量方向发展,而相关主设备的耐压、耐流水平却难以线性提升,亟须开展故障机理的解析分析并通过故障和保护的精准配合降低主设备的暂态应力要求。以联结变压器(联结变)阀侧单相接地故障为例,给出了故障发生后对称单极接线柔性直流系统典型测点位置电压、电流序分量以及电压、电流实测值的解析表达式,并给出了故障机理分析。在此基础上,指出了差动保护用于判别对称单极接线柔性直流系统联结变阀侧单相接地故障存在的问题,提出根据联结变接线形式采用联结变阀侧零序过压保护或联结变阀侧中性点过流保护作为联结变阀侧单相接地故障对应主保护的建议。通过实际柔性直流工程的电磁暂态仿真,验证了故障机理解析分析的正确性及建议保护的适应性。

南桥换流站阀侧套管故障录波分析及阀短路保护改进建议

2008年12月21葛洲坝—南桥±500 kV直流输电工程南桥换流站极2换流变C相阀侧2.1套管箱体内油浸部分爆裂。笔者通过对故障跳闸相关保护录波图的分析,推断出故障性质及故障点位置,为迅速查清故障提供了支持。换流变现场吊套管调查进一步证实了波形分析结论。对故障录波图的进一步分析,发现阀短路保护在桥臂接地故障发生时不能快速动作,会导致故障范围扩大,因此提出通过修改差动电流检测逻辑完善该保护的建议。该建议对葛—南、龙—政、宜—华三个超高压直流输电工程均具有指导意义。

柔性直流电网换流器子模块续流过电压机理分析及抑制策略

采用直流侧中性线接地方式的柔性直流电网面临严重的换流器子模块续流过电压问题。为此,首先分析了换流变阀侧单相接地故障下续流过电压的产生机理以及高续流过电压带来的问题,并研究了柔性直流电网中换流器的整流/逆变状态、交流母线电压、换流变档位、无功功率方向、直流潮流分布、网络拓扑结构以及直流断路器状态等因素对续流过电压大小的影响,可用于筛选续流过电压最严重的运行工况;然后提出了一种基于阀控不平衡保护的续流过电压抑制策略,利用故障后桥臂电流的不平衡特性快速识别故障并破坏故障通路,具有较强的快速性优势,可使子模块续流过电压问题得以在换流器本体保护的作用下有效解决,并论证了该保护策略在交/直流侧故障下的故障穿越能力以及在换流站内部故障下的保护选择性;最后,在PSCAD/EMTDC环境中搭建了四端柔性直流电网模型进行仿真分析,验证了所提保护策略的有效性与可靠性。